Qu pasa cuando varios clientes tratan de conectarse al mismo teimpo a un servidor

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Qué pasa cuando varios clientes tratan de
conectarse al mismo teimpo a un servidor

• Una forma es ir atendiéndolos de a uno en un
  ciclo como en el programa que atiende pedidos de
  archivos
• Se acepta una conexión
• se lee la petición
• se lee desde el
• archivo y se escribe en el socket hasta encontrar
  una marca de fin de archivo
• A este tipo de servidores se les llama servidores
  iterativos
• El problema es que todo cliente tiene que esperar
  su turno para ser atendido
• Si uno de ellos pide un archivo muy grande los
  demás tienen que esperar
• La mayor parte de la espera es debido a
  operaciones de IO, hay capacidad de CPU ociosa !

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Un Servidor Concurrente

• Un servidor concurrente atiende a varios clientes
  al mismo tiempo.
• Más aún, mientras está atendiendo sigue
  escuchando
• El problema es que todo cliente tiene que esperar
  su turno para ser atendido
• Si uno de ellos pide un archivo muy grande los
  demás tienen que esperar
• La mayor parte de la espera es debido a
  operaciones de IO, hay capacidad de CPU ociosa !
• Se trata de crear un nuevo proceso o línea de
  ejecución cada vez que un cliente llega a pedir
  un servicio.

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Algoritmo de Servidor Concurrente

• Programa principal o master del servidor
• 1- Crear un Socket de servidor
• En un ciclo infinito
• 2- aceptar requerimientos de clientes
• 3- cuando llega una petición de un cliente
  crear un nuevo
• proceso esclavo que atienda
  paralelamente la petición
• (esto no debe bloquear la ejecución del
  programa master
• del servidor)
• 4 - volver a 2.
• Proceso esclavo
• 1- Recibir los parámetros de la comunicación
  (socket o flujos de entrada y/o salida)
• 2- Atender al cliente (ej leer el nombre del
  archivo, transmitir el archivo)
• 3- Retornar (desaparecer !)

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Cómo (y por qué) crear procesos paralelos

• Si existe sólo una CPU, Por qué crear procesos
  paralelos?
• Porque algunos programas se escriben más
  fácilmente así. De hecho, la programación de un
  servidor es a veces más fácil si se hace de esta
  manera.
• Porque sí hay más de un procesador !!!!!
  (dónde?)
• El concepto de procesos paralelos implentados a
  nivel de S.O. aparecen con UNIX y C.
• La forma de crearlos es ejecutando una función
  llamada fork()
• int i fork() provoca que se cree un proceso
  exactamente igual al que se está ejecutando.
• La única diferencia es que en el proceso hijo (el
  nuevo creado) la variable i vale cero. Esto se
  usa para saber quién soy yo.
• En programación de servidores concurrentes, si
  soy el hijo ejecuto la parte que corresponde al
  proceso esclavo.
• Si soy el padre (i tiene un valor distinto de
  cero y es el id del proceso hijo creado) sigo
  recibiendo peticiones

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Ejemplo de procesos paralelos en C (muy
simplificado)

• main()
• int pid, msock, ssock
• sock passivesock(port, tcp, qlen)
• / ver capítulo 10.4 del libro Internetworking
  with tcp/ip de Douglas Commer para ver cómo se
  implementa /
• while(1)
• ssock accept(msock, fsin, alen)
• pid fork()
• if (pid 0)
• atender al cliente
• retornar

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Problemas con el fork() en UNIX

• La creación del proceso paralelo es costosa en
  tiempo.
• En algunos textos se sugiere que se podrían crear
  los procesos paralelos al levantar el servidor.
  Cuando llegue un cliente simplemente se le pasan
  los datos por medio de un pipe que se crea entre
  el proceso padre y el proceso hijo
• El proceso paralelo duplica exactamente todo el
  ambiente en el cual estaba corriendo el proceso
  original, incluso aquellas variables que no
  necesita !!!
• No es fácil manejar procesos paralelos, ya que si
  no se terminan en forma normal pueden quedar
  consumiendo recursos indefinidamente.
• La única información que tiene el padre para
  controlarlos es su identificación al crearlos.
• Muchas veces se prefiere usar el método select,
  que lo que hace es preguntar de una serie de
  puntos de lectura de datos (en este caso sockets)
  cuál está listo para ser leído este puede ser
  uno de los sockets de comunicación con cliente
  (en un arreglo) o el socket por donde se escuchan
  las peticiones (recordar que el IO es lo más
  lento en todo esto)

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En JAVA se prefiere usar Threads

• Un thread es una secuencia o flujo de de
  instrucciones que se ejecutan dentro de un
  programa. Tiene un comienzo y un fin. Entonces
  qué diferencia tiene con un proceso ?
• El thread sólo puede ser creado dentro de un
  proceso. Y un proceso (programa) puede crear
  varios threads dentro de él que se ejecutan en
  paralelo.
• Entonces, qué diferencia tiene con el fork(). El
  programa principal está conciente de los
  threads que existen, hay variables que los
  identifican. Pueden ser creados, inicializados,
  sustendidos, reactivados o parados por el el
  programa que los creó.
• El programa principal puede darles parámetros
  distintos a cada thread. Los thread se pueden
  programar con la canatidad de variables
  necesarias para su ejecución (no lo heredan TODO)

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Usando threads para atender multiples clientes de
un Servidor de Sockets

• La forma de implementar servidores que atiendan a
  varios clientes paralelamente a la vez es
  combinando threads con sockets
• El servidor abre un ServerSocket desde donde oye
  ciualquier intento por conectarse con él de un
  cliente.
• Una vez establecida la conexión, abre un socket
  normal e inicia un thread que atiende a este
  cliente. El socket abierto se pasa como
  parámetro. De esa manera puede seguir oyendo por
  el ServerSocket sin estar bloqueado.
• El thread tiene un método run que atiende los
  pedidos del cliente
• El cliente se conecta al servidor sin saber que
  finalmente será un socket el que está
  atendiéndolo.

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Implementación de Threads

• Una forma de usar Threads en Java es creando una
  nueva clase que extienda la clase Thread y
  sobreescribir el método run.
• Los threads son una clase existente. Esta clase
  se debe extender para hacer una clase derivada
  que haga lo que nosotros queramos.
• Lo que un thread en particular hace cuando se
  echa a correr se programa en un método llamado
  run de la clase extendida de Thread..
• El método run ejecuta cuando a un objeto de esta
  clase se le aplica el método start()
• El encabezado de una clase Thread será
• public class MiThread extends Thread
• Y en alguna parte deberá aparecer
• public void run()
• //aquí va lo que queremos que se haga en paralelo
  

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Ejemplo de Threads Como clase nueva

• public class SimpleThread extends Thread
• public SimpleThread(String str)
• super(str)
• public void run()
• for (int i 0 i lt 10 i)
• System.out.println(i " "
  getName())
• try
• this.sleep((int)(Math.ra
  ndom() 1000))
• catch (InterruptedExceptio
  n e)
• System.out.println("DONE! "
  getName())
• El método this.sleep(milisegundos) debe ir en un
  bloque try and catch

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Ejemplo de Threads Uso de la clase nueva

• public class TwoThreadsTest
• public static void main (String
  args)
• SimpleThread t1,t2
• t1 SimpleThread("Jamaica")
• t2 SimpleThread("Fiji")
• t1.start() t2.start()
• El método start() inicia la ejecucón de un
  thread. Esto implica que se empieza a ejecutar el
  código escrito en el método run del thread.
  También existen otros métodos que se le pueden
  aplicar a un thread suspend(), resume(), stop().

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Qué pasa no se puede usar extends?

• Si el servidor también tiene una interfaz gráfica
  (extends Frame) o está en un applet (extends
  Applet) no puede a la vez extender el thread
• Se usa la implementación de la interfaz Runnable,
  lo que implica que la clase debe implementar el
  método run().
• Para iniciar una ejecución paralela del método
  run se debe crear un objeto de la clase Thread,
  al cual se le pasa como parámetro el objeto
  servidor (con lo cual también tiene acceso a sus
  recursos)
• El método run del servidor se ejecuta cuando se
  aplica el método start() sobre el objeto Thread
  recién creado.

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Ejemplo implementar Runnable

• Ver (y ejecutar) programa NoSincron.java
• De esta forma se comparte obligadamente los
  recursos del servidor entre todos los procesos
  esclavos
• De la otra forma es más bien una opción, (pasar
  un puntero al servidor cuando se crea un objeto
  thread)
• De cualquier forma, será frecuente el compartir
  recursos y por lo tanto la admistración de ellos
  es importante

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Regiones críticas y semáforos en Java

• Java provee estos dos mecanismos para controlar
  elacceso a datos compartidos de modo que haya un
  solo tread ejecutando un pedazo de código
• Se puede declarar un método enterocomo región
  crítica (ver sincron1)
• Se puede usar el semáforo que cada objeto posee
  (ver sincron2)

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Cómo usar threads para hacer servidores
concurrentes

• Hacer una clase Thread que tenga como variables
  de un objeto un socket y flujos de entrada y/o
  salida.
• Programar el constructor de modo que reciba como
  parámetro un socket y haga todo lo necesario para
  dejar inicializado el ambiente para empezar a
  atender al cleinte (por ejemplo, abrir flujos de
  datos de entrada y/o salida del socket recibido)
• Programar el método run de modo que implemente el
  protocolo necesario.
• Programar un método main que en un ciclo infimito
  se ponga a escuchar en un port dado la llegada de
  clientes.
• Con cada cliente nuevo crear un thread nuevo y
  pasar como parámetro el socket

MultiFileServer
MultiFileThread
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Programemos algo bien simple
Bla bla from keyboard
Bla bla
Talk Server
Talk client
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Programemos algo no tan simple
Bla bla
Talk client
Talk Server
Talk client
Talk Server
Bla bla

• Cualquiera puede iniciar la llamada
• Cuando esta contestando no puede llamar
• Cuando está llamando no puede contestar
• Por ahora, sólo el servidor puede mandar
  mensajes